本文主要是介绍字符型,整形和浮点型在内存中的存储(包含大小端,整形提升,截断),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
目录
# 一、字符型
# 二、整形
# 三、浮点型
# 一、字符型
举例 char a = 'A'
字母A所对应的ASCII表二进制形式为01000001.十进制为65.十六进制为41.
一个char类型数据所占的内存是一个字节.(1byte = 8bit)计算机存储数据都是以二进制形式存储。那么&a里存储就是01000001.(注意,字符型不存在反码补码以及大小端序)
为什么char a,signed char b以整形打印出来是-1,unsigned char c打印出来是255呢?先看数据的存储。首先先讲一下原码反码和补码。
原码
直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制
反码
符号位不变,其他按位取反
补码
反码+1得到补码
正数的原码,反码,补码都相同
-1的原码10000000000000000000000000000001
反码11111111111111111111111111111110(符号位不变,按位取反)
补码11111111111111111111111111111111(反码+1)
因为char类型只占1byte。所以a,b,c它们的内存中存储的就是补码中低位的8个1。当以整形打印的时候。char类型和signed char都代表有符号字符型,这时候就需要整形提升,按照它们的符号位提升32个比特位。a和b中存储的都是11111111.符号位位1.所以提升完后变成了11111111111111111111111111111111(这是补码形式),要把它变回原码需要先-1,再取反。
11111111111111111111111111111110 -反码
1000000000000000000000000001-原码
所以a和b以%d形式打印结果都为-1.
由于c是无符号字符,它是没有符号位的,所以前面32个比特位全部补0
00000000000000000000000011111111-补码
这时候符号位为0表示正数,正数的原反补码相同。二进制转换结果就是255.
这里是以%u打印char a。先看a中存储的数据。
-1的原码10000000000000000000000000000001
反码11111111111111111111111111111110
补码11111111111111111111111111111111
上面已经讲到过char类型只占一个字节。所以a中存放的是11111111
再看%u。先进行整型提升,a是有符号的字符。按照符号位提升,符号位为1
11111111111111111111111111111111-补码
%u认为这个数据是无符号数,不存在符号位。所以直接二进制转换得到
# 二、整形
int型大家应该都很了解,这里就讲一下unsigned int
-1的原码10000000000000000000000000000001
反码11111111111111111111111111111110
补码11111111111111111111111111111111
unsigned int a 中存储的就是11111111111111111111111111111111。
以%d打印,第一个1视为符号位,1为负数,转换成原码
11111111111111111111111111111111-补码
11111111111111111111111111111110-反码
10000000000000000000000000000001-原码
二进制转换十进制结果就是-1
以%u打印,就认为a中存得是一个无符号数,没有符号位,直接对11111111111111111111111111111111进行二进制转换,结果为
再举一个例子
要想解决这题首先得知道strlen的原理,它会不停读取字符直到读取到‘\0’时停止。那就只需要知道在char a[1000]哪里会存储到第一个‘\0’,先看一下a[0]中存储的是什么
a[0] = -1;
之前已经讲过数据截断。不熟悉的可以回头看一下字符型的几个题目。
&a[0] ->00000001->-1数据截断
&a[1]->00000010->-2数据截断
&a[2]->00000011->-3数据截断
已经需要strlen会在读取到‘\0'时停止,\0对应的ASCII码值为0.那就是要找什么时候a[i]里存得时00000000.8个比特位存储的极限是11111111.转换成十进制是255,当255再+1,266的原码就是
100000000.数据截断存进arr[i]中的就是00000000。现在进行的是-1-i。我们不需要考虑正负的问题,因为数据截断的是低位,只需要让它低8位变成00000000,也就是当-1-i=-256。当i为255,arr[255]中存储就是00000000.0-254一共有255个字符,所以结果为255.
大小端
大端字节序:数据的低位保存在内存的高地址中,数据的高位保存在内存的低地址中
小段字节序:数据的低位保存在内存的低地址中,数据的高位保存在内存的高地址中
举例:
int a = 64
原码反码补码-00000000000000000000000001000000
转换成16进制0x00 00 00 40
0x00D9F824就是a的地址。int一共占四个字节,这里从内存中看到低位到高位的存储顺序是
40 00 00 00.符合了小端字节序,数据的低位保存在内存的低地址中,数据的高位保存在内存的高地址中。
# 三、浮点型
浮点数分为两类,32位(float),64位(double)
根据国际标准IEEE(电气和电子工程协会),任意一个二进制浮点数可以表示成:
(-1)^S*M*2^E
float a = 5.5
小数点后面按2^-1,2^-2计算以此类推。
转换成二进制:101.1 = 1.011*2^2
S:符号位
只存在正负0/1
M:尾数部分
尾数部分只保留小数点后面的部分省略前面的1.。以上面的5.5为例,最后写成1.011*2^2.所有小数的最终形式都是1.xxxxxxxxxxxxx。因此前面的1.可以舍去,这样提高了小数点后的一位精度。
E:指数位
E会有三种情况
E不全为0或不全为1.
这时,浮点数就采用下面的规则表示,即指数E的计算值减去127(32位)或1023(64位),得到真实值,再将有效数字M前加上第一位的1.比如0.5的二进制形式位0.1,由于规定正数部分必须位1,即将小数点又移1位,则为1.0*2^-1,其在内存中的表现形式位-1+127=126,表示位01111110,而尾数1.0去掉正数部分为0,补齐0到23位,其二进制形式位:
0 01111110 00000000000000000000000
E全为0
这时,浮点数的指数E等于1-127(或1-1023),有效数字M不再加上第一位的1,而是还原为0.xxxxxxxxxx的小数。这样做时为了表示正负0,以及无线接近于0的数字。
E全为1
这时,如果有效数字M全为0,表示正负无穷大(正负取决于符号位s)
第一个打印%d为1问题不大。看一下float* p中存得是什么
&a 原码反码补码-00000000000000000000000000000001
当以%f打印时,第一个0为符号位,后8位为指数位,后23位为尾数部分
以%f解读可以看成 0 00000000 00000000000000000000001
此时指数位E全位0.这是一个无线接近于0的负数,所以打印结果为0.000000.
浮点数1.0以%d形式打印
1.0 ->二进制1.0->(-1)^0*1.0*2^0->s=0, m= 1.0, e=0+127=127
-> 0 01111111 00000000000000000000000
以%d来看符号位为0,正数,后面31位时0111111100000000000000000000000.转换为十进制
最后以%f打印1.0,小数点后默认保留六位,结果为1.000000.
这篇关于字符型,整形和浮点型在内存中的存储(包含大小端,整形提升,截断)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!